Buradasın
Polimerlerin Kristal Yapıları ve Camsı Geçiş Sıcaklıkları Dersi
youtube.com/watch?v=9NA8-JSaQL8Yapay zekadan makale özeti
- Kısa
- Ayrıntılı
- Bu video, bir eğitmen tarafından sunulan akademik bir eğitim dersi formatındadır ve polimer kimyası konusunu ele almaktadır.
- Ders, polimerlerin tanımı ve özellikleriyle başlayıp, kristal yapıların polimerlerin mekanik, optik, termal ve kimyasal özelliklerine etkisini açıklamaktadır. Polimerlerin amorf, yarı kristalin ve tam kristalin yapıları detaylı olarak incelenmekte, camsı geçiş sıcaklığı (TG) etkileyen faktörler (zincir esnekliği, polarlık, fenil grupları, sterik etkiler, dallanma, çapraz bağlanma, molekül ağırlığı, taktik düzen ve geometrik izomeri) örneklerle açıklanmaktadır.
- Dersin son bölümünde, polimerlerin kristalin oranının nasıl artırılabileceği (yavaş soğutma tekniği, lif çekimi ve mekanik germe) anlatılmakta ve polimerlerin ısı ile yaptığı değişimler (camsı geçiş sıcaklığı, erime, maksimum kullanım sıcaklığı, ısıl bozulma, ısıl iletkenlik, ısı kapasitesi ve ısıl genleşme) konusuna geçileceği belirtilmektedir. Bu ders, polimer kimyası dersinin son dersi olup, sınava hazırlık kapsamında planlanmaktadır.
- 00:02Polimerlerin Kristal Yapısı ve Camsı Geçiş Sıcaklığı
- Polimerler yüksek molekül ağırlıklı, kuvvetli molekül içi ve moleküller arası bağlar yapan makro moleküllerdir.
- Polimerlerin kristal yapısı ve camsı geçiş sıcaklığına etki eden faktörler detaylı olarak incelenecektir.
- Polimerlerin kristal yapısı mekanik, optik, termal ve kimyasal özelliklerine etki eder.
- 01:43Polimerlerin Kristal Yapısı ve Özellikleri
- Polimerler amorf, yarı kristalin veya yüksek oranda kristalin formda bulunabilir.
- Kristalin oranı arttıkça polimer daha sert, daha yüksek yoğunlukta, daha iyi siflenir ve daha yüksek çözücü ve kimyasal direnç gösterir.
- Kristalin oran arttıkça boyanabilme özellikleri düşer ve ışık saçılmasına sebep olur, şeffaf değil beyazımsı opak renklerde görünürler.
- 04:33Kristal Yapının Oluşumu
- Polimerlerin kristallere oluşmasında moleküller arası ve moleküller içinde olmak üzere iki türde kristallenme vardır.
- Mise yapısında, yarı kristal polimerlerin amorfaz içerisine rastgele gömülmüş küçük kristalin bölgeler vardır.
- Moleküler zincirler amorf faz içerisinde gömülmüş olup aynı zamanda kristalin bölgelerde de bulunarak bağlantı noktaları oluşturur.
- 06:25Moleküller Arası Kristallenme
- Kristalin yapının oluşması için polimer moleküllerinin uzayda (x-y-z ekseninde) yönlenmesi önemlidir.
- Moleküller arasındaki etkileşimler ve taktik yapısı (sd, izotaktik, ataktik) kristallenmeye etki eder.
- Moleküller arasında gerçekleşen kristallenme, polimer zincirlerinin katlana katlana kristal yapı oluşturmasıyla yüz anstron kalınlığında, iki-üç mikron büyüklüğünde lamel şeklinde kristaller elde edilir.
- 08:32Seforit Yapısı
- Seforit yapısında lameler molekül içi bağlarla istiflenerek kristal yapı oluşturur ve bisiklet tekerinin telleri şeklinde küresel bir yapı oluşturur.
- Kristalizasyon işleminde polimer soğutulduğunda çekirdekten başlayan bir kristallenme başlar ve hem amorf hem de lamelik yapılarda kristaller oluşur.
- Seforit yapısında, kristal yapılar arasında amorf yapılar bulunur ve bu yapılar optik mikroskoplarla görüntülenebilir.
- 12:26Polimerlerin Mekanik Özellikleri
- Polimerlerin esneme özellikleri, kristalin bölgelerin çapraz bağlı yapılar gibi mukavemeti arttırırken, amorf bölgelerin uzama kabiliyetlerini kazandırdığından kaynaklanır.
- Germe testinde, ilk aşamada kristalin yapıda bozulma olmazken amorf kısımlar uzar, sonraki aşamada kristalin yapılarda değişimler olur ve son aşamada kristalin yapılar parçalanır.
- Polimer zincirleri polimer örgüsü içerisinde düzenli bir şekilde istiflenerek kristal yapı bölgeler oluşturabilir, bunun dışında amorf yapılarda da vardır.
- 14:55Amorf Polimerlerin Özellikleri
- Amorf polimerlerde tesadüfi sarılmalar ve iç içe dolaşmış zincirler bulunur, bu yapılar germe çekme özellikleri için önemlidir.
- Amorf polimerler çekme zorlaması altında molekül zincirleri yönlenir ve bu özelliğe sahip yapılar daha yüksek çekme dayanıklılığına sahiptir.
- Camsı geçiş sıcaklığı altında amorf zincirler hareketsiz ve sert özellikler gösterirken, ısıtıldıklarında viskoz akış özelliği gösterirler.
- 16:35Amorf ve Kristal Polimerlerin Karşılaştırması
- Amorf polimerler kalıplama sırasında daha az büzülür ve biçimini korumaya çalışırken, kristal polimerler daha yumuşak ve düşük erime noktalarına sahiptir.
- Kristal polimerler çözücü ve kimyasallara karşı daha az dirençlidirler.
- Polimerler küçük moleküller gibi tam kristallenmezler çünkü uzun zincirleri nedeniyle sterik engelle karşılaşırlar.
- 18:32Yarı Kristal Polimerlerin Özellikleri
- Yavaş soğutma ile kristal oranını artırabilir, bu durumda amorf bölgelerde azalma gözlenir.
- Yarı kristal polimerlerin özellikleri, amorf bölgelerin esnekliği ve kristal alandan gelen mukavemetin farklı derecelerde kombinasyonları ile iyi bir polimer elde edilebilir.
- Bu malzemeler güçlü ve sert olmaları ile beraber kırılmadan bükülme kabiliyetine sahiptirler.
- 21:00Yarı Kristal Polimerlerin Erime Özellikleri
- Yarı kristalimsi maddeler düzenli molekül yapısı ile beraber keskin erime noktalarına sahiptir.
- Sıcaklığın artması ile beraber yavaş yavaş yumuşama gerçekleşir, ancak camsı geçiş sıcaklığının geçilmesiyle amorf bölgelerde hareketlilikler başlar.
- Belli bir miktarda ısı absorbe ettikleri zaman kristal bölgelerin dağılmasıyla çok hızlı bir şekilde düşük viskoziteli sıvıya dönüşürler.
- 22:09Kristal Oranının Etkileri
- Kristallenme oranı ile beraber kimyasallara ve çözücülere karşı dirençler artar.
- Kristalin bölgeler arttığında polimerlerde güçlü yapı oluşur ancak darbe direnci düşüktür ve yüksek basınç altında üretilen polietilen kırılgan özellik gösterir.
- Yüksek kristal oranı olan polimerler sert yapılardır, yüksek erime sıcaklığına sahiptir ve çözücüler ve kimyasallara karşı dirençler artar.
- 23:12Amorf ve Kristal Polimerlerin Karşılaştırması
- Amorf yapılar rastgele bir dağılım gösterirken, kristalin yapıda düzgün bir şekilde kuvvetli bir etkileşim söz konusudur.
- Amorf yapılarda geniş erime noktası vardırken, kristalin yapılar dar erime noktasına sahiptir.
- Amorf yapılarda düşük oranda büzülme söz konusudurken, kristalin yapılarda yüksek oranda büzülme söz konusudur.
- 25:11Polimer Örnekleri ve Kristal Oranı Belirleme
- Yüksek kristal dereceye sahip olan polimerler: polipropilen, taktik poli tren, naylon, kevlar, nomex ve poli-ketonlardır.
- Amorf yapıdaki polimerler: polimet takt, ataktik poli tren, polikarbonat, poliopren ve polibito'dur.
- Kristalin oranı yoğunluk tespiti, enmar ve DSC (Differential Scanning Calorimetry) ile belirlenebilmektedir.
- 27:56Polimer Zincir Esnekliği ve Camsı Geçiş Sıcaklığı
- Zincir esnekliği, polimerlerin camsı geçiş sıcaklığı (Tg) değerlerini etkiler; esnek gruplar varsa Tg değerleri düşer.
- Polimer ana zincirine sertlik kazandıran en önemli gruplar fenil gruplarıdır.
- Zincirlerin birbiriyle daha sıkı etkileşim kurabilmesi, polimer ana zincirine sertlik kazandırır ve Tg değerini artırır.
- 30:06Polimer Yapısının Tg Değerlerine Etkisi
- Fen halkası yapıya girdiğinde Tg değerini oldukça yukarıya çekmektedir.
- Rijit yapılar (fenil gruplar) zincirlerin dönme hareketlerini kısıtlayarak Tg noktasını arttırır.
- Fen halkası lineer bir yapıda eğilme, bükülme hareketi göstermezken, siglo egza çeşitli konformasyonlara girebilir.
- 31:52Polimer Gruplarının Tg Değerlerine Etkisi
- Polimer zincirlerine karbon, amit, sülfon ve karbonhi grupları geldiğinde Tg değerini arttırır çünkü zincirlerin hareketliliğini düşürür.
- Hidrojen bağlarının yapıldığı durumlarda hem kristal oranı ve Tg değerinde artış görülür.
- Sterik etki, zincirlerin büyürken Tg değerini artırır çünkü polimer zincirleri ne kadar boşluk bulursa o kadar rahat hareket yapabilir.
- 34:35Sterik Etki ve Tg Değerleri
- Sterik etki genellikle Tg değerini artırır, ancak ultra yüksek molekül ağırlıklı polietilen gibi durumlarda moleküllerin birbirine yaklaşamaması Tg değerini düşürebilir.
- Meta kökünün yan gruptaki polaritesi artan alk gruplarıyla birlikte zincir uzunluğu ile beraber polaritesinde azalma olabilir ve Tg'de azalış görülebilir.
- Polarlık arttıkça, elektronegatif grupların olması arttıkça polimerin Tg değeri artış gösterir.
- 37:40Dallanma ve Bağlanma Türlerinin Etkisi
- Dallanma arttıkça Tg noktası düşer çünkü dallanmış polimer molekülleri bir araya gelip istiflenmesi zorlaşır.
- Çapraz bağlanma yoğunluğu arttıkça zincirleri daha sıkı birbirine istifler ve hareketlenme için daha fazla enerji gerektirir, bu da Tg değerini artırır.
- Molekül ağırlığı artışı ile Tg artış gösterir, ancak bu değişim belli bir molekül ağırlığına kadar sürer.
- 39:44Taktis ve Geometrik İzomeri
- Taktis, polimer zincirlerinin uzaysal olarak nasıl düzenlendiğini belirler; ataktik karışıktır ve kristallenme için uygun değil.
- İzotaktik ve syndiotaktik yapılar, polimerlerin daha iyi kristalleneceği anlamına gelir.
- Geometrik izomeri (cis ve trans) konusunda, cis yapıda polimer zincirleri birbirine yaklaşamazken, trans yapıda daha iyi istiflenir ve Tg değerini artırır.
- 41:39Polimerlerde Kristallin Oran ve Soğutma Hızı
- Hızlı soğutma durumunda Tc değeri daha düşük, yavaş soğutma durumunda ise daha yüksek T değerleri elde edilir.
- Yavaş soğutma sırasında kristalin oran artarken, Tg değerinde bir düşüş gerçekleşir.
- Polimer eriğinin soğutulması sırasında yavaş bir soğutma tekniği kullanılarak zincirlerin birbiriyle istiflenmesi için zaman tanınarak kristalin oran arttırılır.
- 43:05Kristallin Oranı Artırma Yöntemleri
- Çözücüde kristallinlik elde etmek için çözücünün oldukça seyreltik olması gerekir ve bu yöntemle uzun sürelerde lamel şeklinde single kristaller elde edilebilir.
- Eriktenden kristallinlik elde etmek için yavaş bir soğutma yapılır, böylece zincirlerin bir araya gelerek kuvvetli etkileşimler kurması için yeterli zaman sağlanır.
- Mekanik germe işlemiyle amorf yapılar düz hale getirilerek kristalin oran ve mukavemet artışı sağlanır, bu özellikle lifler için önemlidir.
- 44:38Lif Çekim ve Germe Çekme İşlemi
- Lifler veya filmler için yapılan germe çekme işleminde, makaraların birinin diğerinden daha hızlı dönmesi ile bir germe ortamı oluşturulur.
- Germe çekme işlemi soğuk çekme, sıcak çekme ve ıslak çekme olmak üzere üç sınıfa ayrılır.
- Dersin son kısmında polimerlerin ısı karşısındaki davranışları, camsı geçiş sıcaklığı, erime, maksimum kullanım sıcaklığı, ısıl bozulma, ısıl iletkenlik, ısı kapasitesi ve ısıl genleşme gibi konular ele alınacaktır.